304不銹鋼拋光工藝控制與研究

穆景權(quán)

（山西太鋼不銹鋼股份有限公司不銹冷軋廠，山西 太原 030003）

生產(chǎn)實(shí)踐·應(yīng)用技術(shù)

304不銹鋼拋光工藝控制與研究

穆景權(quán)

（山西太鋼不銹鋼股份有限公司不銹冷軋廠，山西 太原 030003）

通過對(duì)304不銹鋼生產(chǎn)工藝研究，解決了304不銹鋼冷軋板拋光性能差的問題。拋光時(shí)間由原來的40～90 min縮短至15～20 min，拋光后成品粗糙度降低至0.02～0.045 μm，使304不銹鋼冷軋板拋光性能得到改善，拋光效率得以提高。

304不銹鋼 冷軋 拋光 工藝控制

國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)對(duì)裝飾用不銹鋼需求量日益增加，尤其是在磨砂、拋光產(chǎn)品方面的增加尤為顯著。隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日趨激烈，用戶對(duì)冷軋產(chǎn)品的內(nèi)在性能和表面質(zhì)量提出了更高的要求，冷軋帶鋼的表面清潔度也越來越受到重視。304不銹鋼具有良好的耐腐蝕性能、光亮表面等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛用于家用電器、裝飾用品等領(lǐng)域，從需求導(dǎo)向分析，此產(chǎn)品未來的發(fā)展趨勢(shì)為厚度更薄、表面更光亮［1-2］。

太鋼生產(chǎn)的高檔面板類304不銹鋼面板主要用于拋光裝飾用。對(duì)這類高等級(jí)不銹鋼表面的要求是，細(xì)膩并具有易拋光特性，一般的材料很難滿足其加工需求。目前拋光用面板、裝飾板等高等級(jí)產(chǎn)品占有率為88.85%，產(chǎn)品拋光后光澤度約為800～900。用于拋光的產(chǎn)品因鈍化層厚造成用戶拋光時(shí)間長(zhǎng)、拋光后亮度不足等因素影響用戶使用。因此，亟需解決304不銹鋼冷軋板拋光性能差的問題。

1 304不銹鋼冷軋板拋光性能的影響因素

導(dǎo)致304不銹鋼冷軋板拋光性能差的主要原因?yàn)楫a(chǎn)品存在細(xì)小的點(diǎn)狀缺陷和色差，產(chǎn)品細(xì)膩度不均勻，表面粗糙度高等。這些缺陷使產(chǎn)品品級(jí)降級(jí)，缺陷嚴(yán)重者會(huì)使其成為廢品。缺陷的產(chǎn)生主要受熱軋?jiān)?、酸洗工藝、冷軋軋制工藝等方面的影響?］。

1.1 熱軋?jiān)?/p>

帶鋼在熱軋過程中形成的氧化鐵皮在軋制過程中嵌入基體，這種現(xiàn)象被稱為氧化鐵皮壓入。熱軋產(chǎn)品表面的氧化鐵皮壓入缺陷基本上是三次氧化鐵皮和部分二次氧化鐵皮。通常呈小斑點(diǎn)、魚鱗狀、條狀、塊狀等不規(guī)則地分布于帶鋼上、下表面全部或局部，常伴有粗糙麻點(diǎn)狀表面，有的疏松而易脫落，有的壓入板面，經(jīng)酸洗后，出現(xiàn)不同程度的凹坑。壓入物成分和壓入深度會(huì)對(duì)冷軋酸洗工藝的酸洗效果產(chǎn)生極大的影響［4］。

1.2 原料酸洗工藝

不銹鋼熱軋板退火酸洗的氧化鐵皮預(yù)處理裝備為破鱗機(jī)和拋丸機(jī)，一般采用破鱗機(jī)與拋丸機(jī)組合使用的預(yù)處理方式，以提高帶鋼表面氧化鐵皮的除凈率，同時(shí)改善板形和帶鋼應(yīng)力。設(shè)置酸洗的目的是為了去除帶鋼表面的氧化鐵皮和污染物，并對(duì)不銹鋼表面進(jìn)行鈍化處理，賦予其特性。不銹鋼生產(chǎn)一般采用“預(yù)酸洗+混酸酸洗”的模式［5-6］。

對(duì)于太鋼來講，生產(chǎn)304系列產(chǎn)品時(shí)，采用的是破鱗機(jī)與拋丸機(jī)組合使用的預(yù)處理方式，酸洗工藝采用的是“H2SO4預(yù)酸洗+HNO3/HF混酸酸洗”工藝。按照目前的破鱗、拋丸及酸洗工藝，冷軋?jiān)纤嵯春蟊砻娲植诙却螅绊戜摪灞砻婀鉂嵍取?/p>

1.3 冷軋工藝

冷軋包括軋制工藝、成品酸洗工藝、平整工藝等，產(chǎn)生的表面缺陷主要有：軋制產(chǎn)生的鋼板表面細(xì)膩程度差的表面缺陷；冷軋工序中產(chǎn)生的輕微振痕、板形不夠平直和表面粗糙、輕微的線狀缺陷；因成品酸洗工藝及平整工藝不能滿足拋光料光澤度要求而產(chǎn)生的鋼板表面光澤度差的缺陷。

2 改善冷軋板拋光性能的措施

結(jié)合廠區(qū)生產(chǎn)實(shí)際以及影響冷軋板拋光性能的因素，提出了以下措施。

2.1 控制原料質(zhì)量

針對(duì)上述熱軋?jiān)先毕莸牟涣加绊懀扇×藘煞矫娴目刂拼胧簾徇B軋廠改善其原有的生產(chǎn)工藝，以減少氣泡、夾雜、氧化皮壓入等缺陷的產(chǎn)生；同時(shí)加強(qiáng)管理監(jiān)督，控制好每個(gè)生產(chǎn)工序的產(chǎn)品質(zhì)量。典型304不銹鋼的化學(xué)成分見表1。

表1 304不銹鋼的化學(xué)成分 %

2.2 優(yōu)化原料拋丸酸洗工藝

通過優(yōu)化改進(jìn)破鱗、拋丸及酸洗濃度，降低原料酸洗后表面粗糙度。

2.2.1 拋丸工藝的優(yōu)化

調(diào)整破鱗工藝，將斷后伸長(zhǎng)率由2%以下提高至3%。

合理配比下砂因數(shù)及拋頭轉(zhuǎn)速，使下砂因數(shù)由1.8降低至1.2～1.5，并通過試驗(yàn)將拋丸速度由原來的2 100～2 200 r/min降低至1 750～1 850 r/min，在充分清除鋼板表面鐵鱗的條件下，保證能有效降低鋼丸在鋼板表面的擊打力度，避免由于鋼丸擊打力度過大造成的麻點(diǎn)及小坑。

為保證鋼板粗糙度及清潔度，在適當(dāng)調(diào)整拋丸參數(shù)的同時(shí)，對(duì)介質(zhì)的粒度及配比進(jìn)行攻關(guān)及質(zhì)量跟蹤，并通過試驗(yàn)，將混合磨料不同粒度（0.18～0.25、0.3～0.5、+0.5 mm）質(zhì)量配比由原來的2∶4∶4調(diào)整至最佳值2∶6∶2。

2.2.2 熱線酸洗工藝的優(yōu)化

熱軋?jiān)暇碓谒嵯磿r(shí)主要發(fā)生式（1）—（5）的化學(xué)反應(yīng)。經(jīng)過原酸洗工藝處理后，表面質(zhì)量差，粗糙度高，可能是由于酸濃度過高引起的熱軋板表面“過酸”現(xiàn)象而引起的。即在相同的過線速度條件下，由于預(yù)酸洗段和混酸酸洗段的酸洗濃度高，酸與附著在熱板表面的氧化鐵皮反應(yīng)后，又繼續(xù)與基體發(fā)生反應(yīng)，導(dǎo)致基體表面粗糙不平，引起表面粗糙度增大。

因此，通過調(diào)整原料酸洗工藝，硫酸質(zhì)量濃度由300～330 g/L降低至260～280 g/L，硝酸質(zhì)量濃度由220～260 g/L降低至150～160 g/L，氫氟酸質(zhì)量濃度由30～35 g/L降低至20～25 g/L。原料拋丸酸洗工藝參數(shù)見表2。

表2 優(yōu)化前后原料拋丸酸洗工藝參數(shù)對(duì)比

2.3 改善冷軋工藝

表3為304不銹鋼冷軋工藝改進(jìn)前后的工藝參數(shù)。由表3可知，通過試驗(yàn)控制軋制總變形量以及首道次變形量后，總變形量由50%～60%提高至75%左右，首道次變形量由28%～30%降低至21%以下，首道次軋制速度由原來的 400 m/min降低至150 m/min，中間軋輥軋制速度由800 m/min降低至400 m/min，末道次軋制速度由300 m/min降低至200 m/min。

通過試驗(yàn)調(diào)整成品退火酸洗工藝。降低板溫15～20℃，提高晶粒度，晶粒度由原來的7～8級(jí)提高到8～9級(jí)。保持過鋼工藝速度不變，提高硬度，細(xì)化晶粒度。在成品酸洗工藝階段，氫氟酸濃度由15 g/L降低至5 g/L以下。

研究平整工藝，調(diào)整輥型、壓力配置，試驗(yàn)多道次平整對(duì)表面光澤度及細(xì)膩程度的改善效果。優(yōu)化軋輥磨削工藝，提高軋輥磨削拋光質(zhì)量及單位時(shí)間加工數(shù)量。

表3 冷軋工藝參數(shù)優(yōu)化

3 結(jié)果分析與討論

3.1 試驗(yàn)結(jié)果

通過粗糙度儀和光澤度儀對(duì)工藝改進(jìn)前后的產(chǎn)品光澤度和粗糙度進(jìn)行了測(cè)量，所得結(jié)果如下頁表4和表5所示。從表4、表5中可以看出，經(jīng)過工藝改進(jìn)以后，BA板的光澤度有了大幅提高，拋光前的光澤度從400～500提高到700～800，拋光后的光澤度由800～900提高到1 100～1 300。由于拋光前表面光澤度的提高，省去了粗拋工序，降低了生產(chǎn)成本；同時(shí)，拋光時(shí)間由原來的40～90 min縮短至15～20 min，縮短了拋光時(shí)間，提高了生產(chǎn)效率。另外，冷軋后鋼板表面的細(xì)膩程度較改進(jìn)前有大幅提升（見圖1）。

表4 工藝改進(jìn)前后BA板光澤度比較

表5 工藝改進(jìn)前后8K板粗糙度比較 μm

圖1 304不銹鋼冷軋板表面質(zhì)量對(duì)比

3.2 所創(chuàng)效益

1）拋光用高等級(jí)板的年需求量為119 500 t以上，改進(jìn)后平均合格率提高20%，按照噸鋼500元收益計(jì)算，則可產(chǎn)生效益1 195萬元。

2）工藝改進(jìn)后，可減少不合格品的二次返工處理步驟費(fèi)用285元/t，可創(chuàng)造效益681萬元，合計(jì)年可創(chuàng)效1 876萬元。

4 結(jié)語

通過對(duì)冷軋生產(chǎn)線原料酸洗拋丸工藝、軋制工藝、成品酸洗工藝、平整工藝以及軋輥磨削工藝進(jìn)行改善，冷軋板拋光性能得到改善，拋光用高等級(jí)產(chǎn)品細(xì)膩程度達(dá)標(biāo)，用戶拋光效率提高，產(chǎn)品檔次提升，創(chuàng)造了直接和間接的經(jīng)濟(jì)效益。

［1］ 李富強(qiáng)，洪利.提高軋后帶鋼表面清潔度的措施［J］.鞍鋼技術(shù)，2008（1）:40-44.

［2］ 劉天增，潘吉祥，王建澤.SUS304不銹鋼點(diǎn)狀缺陷對(duì)研磨性能的影響［J］.甘肅冶金，2013，35（1）:39-42.

［3］ 于世川，李一棟，梁振威.提高冷軋表面質(zhì)量的工藝研究［J］.金屬世界，2009（4）：12-16.

［4］ 李華明.寶鋼2 050 mm熱軋帶鋼表面氧化鐵皮缺陷控制［J］.寶鋼技術(shù)，2007（3）：37-40.

［5］ 張兵.特殊不銹鋼熱帶退火酸洗工藝特點(diǎn)［J］.軋鋼，2011，28（4）：31-33.

［6］ 葉永生，柯可力，彭建國(guó).預(yù)酸洗工藝對(duì)SUS430熱軋卷酸洗能力及粗糙度的影響［J］.寶鋼技術(shù)，2014（4）：38-40.

（編輯：胡玉香）

Research and Process Control of 304 Stainless Steel’s Polishing Performance

Mu Jingquan
（Stainless Steel Cold Rolling Plant，Taiyuan Iron&Steel Co.，Ltd.，Taiyuan Shanxi 030003）

Through the research of 304 stainless steel mill production process，the problem of poor polishing performance of 304 cold-rolled sheets is solved.The time of polishing is decreased from 40～90 minutes to 15～20 minutes，and the roughness is decreased to 0.02～0.045μm.

304 stainless steel，cold rolling，polishing，process control

10.16525/j.cnki.cn14-1167/tf.2015.06.14

TG175

A

1672-1152（2015）06-0039-03

2015-09-30

穆景權(quán)（1976—），男，從事不銹鋼冷軋工藝技術(shù)及質(zhì)量控制管理工作，工程師。E-mail：mujq@tisco.com.cn